Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Towards backward compatibility of ADRC: revisiting classical state-feedback control with integral compensator

Mrotek Mikołaj, Michalski Jacek, Madonski Rafał, Pazderski Dariusz, Retinger Marek

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2025

|

Vol. 73, nr 2

art. no. e152608

EN

In this paper, the problem of backward compatibility of active disturbance rejection control (ADRC) is investigated. The goal is to contextualize ADRC to deliver its interpretations from the established field of linear control systems. For this study, a control algorithm, denoted here as integral disturbance rejection control (IDRC), is considered that combines classical state-feedback control with an integral compensator. At first, an interpretation of ADRC is involved in terms of existing state-space control approaches. Next, a transition to the frequency domain is performed, which is justified as a significant part of practical control engineering is conducted in that domain. For assumed specific plant structures, both ADRC and IDRC are then holistically compared in terms of transfer function representation and frequency characteristics, as well as steady-state convergence conditions. Such a juxtaposition helps to highlight the similarities and differences of both approaches, whereas the utilized bandwidth parameterization is shown to bring the control system to the same form, thus indicating some interesting practical aspects. Finally, the theoretical results concerning both considered control structures are validated in a set of numerical simulations and experiments conducted on a laboratory hardware testbed.

2

Filtr Kalmana jako alternatywa dla rozszerzonego obserwatora stanu w algorytmie regulacji ADRC

Michalski Jacek, Mrotek Mikołaj, Kozierski Piotr

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2024

|

R. 28, nr 1

31--39

PL

W artykule przedstawiono zmodyfikowany algorytm odpornej regulacji z aktywną kompensacją zaburzeń ADRC z wykorzystaniem filtru Kalmana KF do estymacji rozszerzonego wektora stanu. Filtrem Kalmana zastąpiono używany w podstawowej formie rozszerzony obserwator stanu ESO. Modyfikacja ta pozwoliła na poprawę odporności układu w warunkach działania pomiarowych zakłóceń stochastycznych. Przedstawiono sposób syntezy układu regulacji i doboru nastaw filtru Kalmana zapewniający skuteczność sterowania, a także pokazano ich wpływ na działanie układu. Eksperymenty zostały przeprowadzone na układzie laboratoryjnym z balansującą na stole kulą BBT. Jakość regulacji została oceniona na podstawie przebiegów czasowych oraz całkowych wskaźników jakości, dla różnych konfiguracji nastaw oraz poziomów zaszumienia. W wyniku badań wykazana została przewaga zastosowania filtru Kalmana nad obserwatorem pod kątem wrażliwości na szumy pomiarowe. Zastosowanie filtru Kalmana jako estymatora dla rozszerzonego stanu wykazało pozytywny wpływ na jakość regulacji i zdolność do odrzucania zakłóceń wewnętrznych również w układzie deterministycznym.

EN

The article presents a modified Active Disturbance Rejection Control (ADRC) algorithm that uses the Kalman Filter (KF) for the estimation of extended state vector. The Kalman filter replaced the Extended State Observer (ESO) used in its basic form. The purpose of this modification was to improve the system robustness under conditions of stochastic measurement disturbances. The method of the control system synthesis and the Kalman filter gains selection, ensuring control efficiency, as well as their impact on the system operation, were presented. The experiments were carried out on a laboratory setup - the Ball Balancing Table (BBT). Control quality was assessed based on time plots of signals and integral performance indices for various algorithm gains configurations and different noise levels. As a result of the conducted research, the advantage of using the Kalman filter over the ESO in terms of sensitivity to measurement noises was demonstrated. Implementation of the Kalman filter as the ESO determined a positive impact on control quality and the ability to reject internal disturbance also in a deterministic system.

3

Nonlinear robust ADRC control of induction machine

Kelam Saad, Chenafa Mohammed, Belkhiri Mohammed

Przegląd Elektrotechniczny

|

2023

|

R. 99, nr 3

209--215

EN

A robust control scheme is proposed for the induction motor speed tracking problem to overcome both parametric uncertainties and unmodelled dynamics. It is based on the augmentation of the well-known field oriented control (FOC) method of the induction machine controlled in the decoupled d-q model by an extended state observer which is designed to estimate the neglected uncertain terms combined with a PD Controller to ensure the convergence of the tracking errors. Furthermore, simulation results show that the proposed methodology is very efficient for both speed and flux tracking in the presence of uncertainties.

PL

Zaproponowano odporny schemat sterowania dla problemu śledzenia prędkości silnika indukcyjnego w celu przezwyciężenia zarówno niepewności parametrycznej jak i niemodelowanej dynamiki. Opiera się on na rozszerzeniu znanej metody sterowania zorientowanego na pole maszyny indukcyjnej sterowanej w odsprzężonym modelu d-q o rozszerzony obserwator stanu, który został zaprojektowany w celu oszacowania zaniedbanych niepewnych warunków w połączeniu z regulatorem PD w celu zapewnienia zbieżności błędów śledzenia. Ponadto, wyniki symulacji pokazują że proponowana metodologia jest bardzo skuteczna zarówno dla śledzenia prędkości jak i strumienia w obecności niepewności. (Nieliniowe wytrzymałe sterowanie ADRC maszyny indukcyjnej).

4

Algorytm regulacji odpornej ADRC - dobór nastaw i sposób dyskretnej implementacji

Michalski Jacek, Retinger Marek, Kozierski Piotr, Puchalski Radosław

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2022

|

R. 26, nr 2

5--13

PL

W niniejszej pracy został przedstawiony algorytm regulacji odpornej Active Disturbance Rejection Control obiektem aerodynamicznym o dwóch stopniach swobody. Pokazano pełne wyprowadzenia równań algorytmu regulacji oraz wartości nastaw w zależności od pożądanych właściwości układu, na podstawie dynamiki obiektu oscylacyjnego drugiego rzędu. Dokonano dyskretyzacji równań algorytmu regulacji i zaproponowano jego dyskretną implementację. Testy przeprowadzono na laboratoryjnym zestawie aerodynamicznym firmy Inteco, którego model matematyczny jest silnie nieliniowy, ma dwa stopnie swobody i sprzężenia skrośne. Jakość działania oceniona została na podstawie przebiegów czasowych, a także całkowych wskaźników jakości. Przeprowadzone badania pokazują przewagę zastosowanego algorytmu nad regulacja PID dla badanego systemu. Przedstawiony algorytm regulacji cechuje się także większą przenośnością - nastawy dobierane są tylko w oparciu o rząd obiektu i teoretycznie raz dobrane są właściwe, niezależnie od modelu matematycznego. Zaproponowane równania dyskretne mogą zostać zaimplementowane z użyciem dowolnego języka programowania dla teoretycznie dowolnego obiektu, przy uwzględnieniu rzędu jego dynamiki.

EN

This paper presents the robust Active Disturbance Rejection Control method in an aerodynamical object with two degrees of freedom. Full derivation of control algorithm equations and the settings values depending on the desired properties of the system, based on the dynamics of the second order oscillating object, have been shown. The equations of the control algorithm were discretized and its discrete implementation was proposed. The tests were carried out on the Inteco aerodynamical laboratory kit, whose mathematical model is strongly non-linear, has two degrees of freedom and crosscoupling. The quality of operation was assessed on the basis of time graphs as well as integral quality indices. The conducted research shows the advantage of the applied algorithm over PID control for the tested system. The presented control algorithm is also more portable - the settings are selected only on the basis of the object order and once selected are correct regardless of the mathematical model. The proposed discrete equations can be implemented using any programming language theoretically for any object, taking into account the order of its dynamics.

5

Estymacja zmiennych stanu i parametrów silnika indukcyjnego za pomocą rozszerzonego obserwatora stanu i filtru Kalmana

Orłowska-Kowalska T., Dyrcz K. P.

Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały

|

2004

|

Vol. 56, nr 24

201-218

PL

W artykule przedstawiono modele matematyczne i wybrane wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych rozszerzonego obserwatora stanu oraz rozszerzonego filtru Kalmana do estymacji strumienia i stałej czasowej wirnika silnika indukcyjnego. Opracowane algorytmy zrealizowano w układzie rzeczywistym przy użyciu procesora sygnałowego i oceniono ich skuteczność w bezczujnikowym polowo-zorientowanym układzie sterowania prędkością silnika indukcyjnego.

EN

The mathematical models and results of simulation tests of the extended state observer and extended Kalman filter used for rotor flux and rotor time-constant estimation of the induction motor are presented in the paper. The main goal of the research was the experimental realization of presented algorithms using digital signal processor. Transient of estimation of all reconstructed state variables and motor parameter are demonstrated.